基于OpenSees的钢筋混凝土桥墩抗震性能分析

将弹塑性纤维模型引入基于柔度法的非线性梁柱单元,通过有限元分析软件OpenSees对钢筋混凝土桥墩在低周反复荷载作用下的受力性能进行了模拟.对墩底截面内力、变形和钢筋受拉应变进行了参数分析.结果表明:墩底截面内力和刚度随轴压比和配筋率的增大而增大,截面变形和钢筋受拉应变随轴压比和配筋率的增大而减小,随着延性比的增加,轴压比较大的试件的截面曲率和受拉钢筋应变的增长程度更加显著,钢筋硬化参数对于分析结果有较大影响.     

东海大桥预应力混凝土桥墩抗震性能分析

建立了可以在循环荷载作用下考虑有、无粘结预应力筋影响的纤维模型分析方法并进行了验证.采用该方法建立了东海大桥引桥桥墩的分析模型.发现东海大桥引桥桥墩中采用的有粘结预应力筋对初始侧向抗弯刚度有影响,对侧向承载能力几乎没有影响,并且该种类型桥墩残余位移较大.为了改善桥墩震后残余位移,针对桥墩特点比较了几种预应力筋布置方式,证明在箱形墩的截面中心布置无粘结预应力钢铰线既可以满足正常使用阶段性能,又能提高桥墩的抗震性能.但是预应力的施加水平、预应力筋含量等关键参数的取值,需要进一步研究确定.     

粘钢加固损伤混凝土箱型桥墩的抗震性能Ⅰ:双向拟静力试验

设计制作了11个钢筋混凝土箱型截面桥墩缩尺模型,对其进行了粘钢加固后的双向拟静力试验,分析了加固桥墩的荷载-位移滞回曲线、骨架曲线、延性能力、刚度退化和耗能能力等.结果表明,加固墩柱均发生以弯曲破坏为主的延性破坏,破坏塑性铰由未加固时的墩底上移至加固钢板位置的上边缘,加固后墩柱各项抗震性能良好,表明粘钢加固损伤桥墩是一种有效的抗震加固方式.墩柱强轴方向的滞回环饱满,承载力和刚度较大;弱轴方向的滞回环捏缩效应显著,耗能能力较强.初始损伤程度仅对粘钢加固墩柱的刚度退化及耗能能力具有一定影响.随着轴压比的增大,加固试件的承载力变大,极限变形能力降低,延性能力和耗能能力均增强.而随着长细比的减小,加固试件的承载力变大,极限变形能力降低,刚度退化情况严重.     

局部腐蚀钢筋混凝土变截面桥墩抗震性能分析

针对近海桥梁中桥墩易受氯化物离子等因素影响,关键部位常出现局部腐蚀导致抗震性能严重退化的现象,以厦门某桥的矩形变截面桥墩为原型,基于量纲相似原则,按1∶8比例分别制作了1个局部腐蚀桥墩试件和1个未腐蚀桥墩试件.其中,腐蚀试件通过减小钢筋截面面积模拟局部腐蚀效应.通过振动台试验,获取并分析桥墩的加速度响应、位移响应和最终破坏形态.研究结果表明,未腐蚀试件裂缝出现于墩底塑性铰区,裂缝贯穿整个试件;而局部腐蚀试件塑性铰发生转移,裂缝出现在距墩底约30.00和40.00 cm处,即预设的模拟腐蚀区域处.该研究为近海环境桥梁的抗震性能评估和维护加固提供了重要实验依据.     

箱型截面梁桥的结构力学分析

用平板壳元素建立了箱型截面梁桥的结构力学分析模型，并对广东惠洲大桥主桥－－异型段箱型截面连续梁桥进行了计算。     

混合桥墩抗震性能试验研究

以3个剪跨比为3.0桥墩试件(包含1个混合桥墩试件和2个对比试件)的拟静力试验为基础,研究混合桥墩与钢筋混凝土桥墩、钢管混凝土组合桥墩抗震性能的差异,并以此作为混合桥墩方案是否可行的评判依据。结果表明:3个桥墩试件均发生弯曲延性破坏,但混合桥墩试件的裂缝数量多、沿墩身分布范围广;混合桥墩试件的抗震性能要明显优越于钢筋混凝土桥墩试件,其位移延性和自复位能力甚至比钢管混凝土组合桥墩试件更为出色;混合桥墩兼顾了经济性和耐震性,在地震设防区是一个极具竞争力的桥墩方案。     

预制拼装箱型墩抗震性能指标分析

采用IDA法对预应力预制拼装箱型高墩的抗震性能和性能指标进行研究,通过和整体式箱型高墩的表现形式对比验证了其适用性,并对墩底截面曲率、墩顶位移、预应力三个基本性能指标在预应力预制拼装箱型高墩领域的适用性进行探讨,结果表明：对于预应力预制拼装箱型高墩来说,由于高阶振型的影响,墩顶位移的大小并不能准确表征构件的损伤状态,不适合作为预应力预制拼装箱型高墩的抗震性能指标;当墩底曲率达到极限曲率时,墩底截面曲率增加幅度远大于墩身截面曲率,可以很好的反映构件的损伤状态;构件特定部位的损伤可能会导致预应力筋应力突然增大引起构件破坏,选用墩底截面曲率结合预应力指标作为性能指标能较好地表征构件的损伤状态。相关研究结论可为该类型高墩的抗震分析和设计提供借鉴。     

预制拼装等边箱型墩抗震性能指标分析

采用IDA法对预应力预制拼装箱型高墩的抗震性能和性能指标进行研究,对墩底截面曲率、墩顶位移、预应力3个基本性能指标在预应力预制拼装箱型高墩领域的适用性进行探讨.结果表明:对于预应力预制拼装箱型高墩来说,由于高阶振型的影响,墩顶位移的大小并不能准确表征构件的损伤状态,不适合作为抗震性能指标;当墩底曲率达到极限曲率时,墩底截面曲率增加幅度远大于墩身截面曲率,可以很好地反映构件的损伤状态;选用墩底截面曲率并结合预应力指标作为性能指标,能较好地表征构件的损伤状态.相关研究结论可为该类型高墩的抗震分析和设计提供借鉴.     

部分填充混凝土薄壁带肋箱型钢桥墩拟动力试验

为研究部分填充混凝土的薄壁带肋箱型截面钢桥墩在多遇和罕遇地震作用下的非线性动力性能,制作3根试件,分别不填充混凝土、底部填充20%及40%桥墩高度混凝土,通过MTS伺服加载系统进行此类试件的拟动力试验。试验采用日本阪神地震的JRT-NS波,得到不同工况下试件的位移时程曲线、荷载-位移滞回曲线和累积滞回耗能时程曲线。结果表明:多遇地震作用下,试件均处于弹性工作状态;罕遇地震作用下,底部填充混凝土的钢桥墩处于弹塑性状态,没有明显的破坏现象,表现出良好的抗震性能;对于试验采用的钢桥墩试件,随着底部塑性铰区域混凝土填充率的增加,管内混凝土对外围薄壁钢管发生局部屈曲的约束作用逐渐增大,桥墩的结构刚度、水平承载能力、最大响应位移、残留位移、耗能能力等抗震性能指标都随之得到显著改善。     

箱型钢梁-柱新型连接节点抗震性能

针对装配式箱型钢梁-柱的连接问题,提出了一种盖板箱型槽孔削弱装配式新型节点。通过2个足尺模型试验,分析该新型节点的破坏机理与抗震性能,并用试验结果检验有限元模型的有效性。在此基础上,分析了节点的不同参数对其抗震性能的影响。研究表明：提出的新型节点具有较好的抗震性能;塑性铰出现在槽孔削弱处,防止了脆性破坏;槽孔长度变化对节点抗震性能影响较小,但当槽孔向柱端靠近或槽孔宽度扩大时,均会造成节点的承载能力和耗能性能降低。因此,建议将槽孔削弱区设置在距离盖板较远的位置,并尽可能缩减槽孔的长度和宽度;盖板厚度变化主要影响节点的刚度与总耗能,提高盖板厚度均会使总耗能增长,建议将加强盖板设置为短厚型。     

不同钢纤维对RPC性能影响的试验分析

为了探讨不同钢纤维对活性粉末混凝土(RPC)性能的影响,采用52．5R硅酸盐水泥、标准砂、硅灰、石英粉、高效减水剂和钢纤维等原材料,分别对掺量为0％,2％,4％和69／5的镀铜钢纤维,掺量为39／6,6％和9％的端钩形、铣削、方直形和波纹形钢纤维进行RPC配制试验并进行了综合比较。试验结果表明：在常规工艺条件下可成功地配制抗压强度达201．3MPa、抗折强度达73．67MPa的RPC。说明掺入钢纤维可大大提高活性粉末混凝土的强度。通过对综合混凝土的性能分析,可以发现端钩形钢纤维比其它纤维更优越。     

钢纤维含量对活性粉末混凝土抗疲劳性能的影响

通过对3种不同钢纤维含量的活性粉末混凝土(RPC)进行单向受压等幅疲劳试验,研究了钢纤维含量对其抗疲劳性能的影响.结果表明:在疲劳荷载作用下,素RPC的破坏形态表现为劈裂破坏,钢纤维含量分别为1.5％和3％的RPC都表现为剪切破坏.随钢纤维含量的提高,RPC的疲劳寿命和疲劳强度相应提高.其宏观损伤、ε-n/Nf曲线和疲劳变形模量的衰减均表现出3阶段规律,随钢纤维含量的提高,ε-n/Nf曲线第1阶段和第3阶段延长.对应相同的荷载循环比,疲劳变形模量随钢纤维含量的增大而显著提高.在RPC构件抗疲劳验算时,建议钢纤维含量分别为1.5％和3％时,疲劳弹性模量与初始弹性模量的比值分别取0.7和0.75.     

纤维混凝土在台湾的应用与发展

添加纤维于混凝土中对于抗裂、增加耐久性等均有所助益。台湾土木工程界对钢纤、合成纤维有应用于隧道、地坪、建筑工程等。活性粉混凝土的开发亦有研究及应用的案例     

钢筋与活性粉末混凝土粘结滑移本构关系研究

活性粉末混凝土（Reactive Power Concrete简称RPC）是一种以高致密水泥基均匀体系为模型的新型结构材料,广泛应用于国内外工程实践。本项研究是通过钢筋内贴应变片式拔出试验研究了各级荷载下钢筋与活性粉末混凝土之间的粘结应力在粘结区域内的分布形式和变化趋势。通过对所测自由端、加载端滑移量与相应荷载进行回归分析,得到各个试件粘结滑移本构关系,并确定了光圆钢筋与变形钢筋的锚固长度。     

考虑剪切变形的RC薄壁空心墩滞回分析模型

建立了考虑弹塑性剪切变形的钢筋混凝土薄壁空心墩抗震滞回分析模型,模型中以修正的压力场理论(modified compression field theory,MCFT)计算空心墩的剪切变形,并通过Ozcebe建议的滞回规则描述剪切滞回关系,以纤维单元模型模拟空心墩的弯曲变形,两者通过串联模型共同模拟试件在地震条件下的弯剪作用．〖JP2〗利用建立的数值模型对1个矩形和3个圆形薄壁空心墩试件的滞回曲线进行了模拟分析．结果表明,不考虑剪切变形的纤维单元模型模拟的滞回曲线与试验结果有较大的误差,〖JP〗难以准确模拟滞回曲线的捏拢效应和耗能能力,并可能高估薄壁墩的刚度和残余位移,而建议的模型很好地模拟了薄壁墩的滞回性能．     

体外预应力RPC箱梁受弯加载试验研究

进行体外预应力RPC箱梁模型两点对称受弯加载试验,研究了荷载-挠度曲线、截面应变、裂缝分布和破坏模式等问题,并对模型梁跨中正截面抗弯承载力进行了计算分析.结果表明,模型梁属于整体受弯破坏,采用预制节段拼装的施工方法是可行的;模型梁中混凝土对开裂弯矩的贡献明显大于同类普通混凝土梁,开裂时跨中受拉区边缘RPC应变约为普通混凝土的4~6倍;采用体外预应力提高了模型梁的开裂弯矩和增加了其延性,模型梁开裂弯矩为极限弯矩的55%;开裂时梁的跨中挠度仅为跨中极限挠度的20%;体外预应力RPC箱梁进行正截面承载力计算时应考虑RPC的受拉作用,并且可参照本文算法进行设计计算.     

装配式局部活性粉末混凝土梁柱节点抗震性能试验

为了研究一种装配式局部活性粉末混凝土梁柱节点的抗震性能,对4个足尺的装配式局部活性粉末混凝土梁柱节点和1个现浇对比节点开展低周反复荷载试验.试验得到各节点的破坏形态,并且将其与现浇节点进行对比,以验证局部活性粉末混凝土梁柱节点的滞回性能、耗能能力、刚度退化和变形能力等抗震指标能否满足要求.试验结果表明,PC1节点的承载能力较XJ节点提高了9.5%~9.7%,PC2节点的承载能力较XJ节点提高了19.1%~20.8%.从破坏形态上可以看出,活性粉末混凝土(RPC)可以显著提高柱和梁的抗裂能力,减小节点区的破坏程度.对比XJ、PC3和PC4节点可以发现,在节点区浇筑RPC不仅可以提高节点的抗震性能,还可以降低节点区箍筋的密集度.最后,基于试验结果建立了局部活性粉末混凝土梁柱节点PC1和PC2的有限元分析模型,并且计算结果与试验结果吻合良好,结合有限元的计算结果,为装配式局部活性粉末混凝土梁柱节点的设计提供了参考.     

型钢外包活性粉末混凝土(RPC)界面粘结性能研究

进行了6个试件的型钢外包活性粉末混凝土(RPC)短柱推出试验,分析了活性粉末混凝土(RPC)与型钢界面的破坏过程和粘结机理,得出了沿锚固长度方向粘结应力的分布规律,提出了界面粘结强度的计算方法,探讨了影响粘结性能的主要因素,基于试验结果给出了型钢外包活性粉末混凝土(RPC)界面极限粘结力的计算公式且计算结果与试验结果吻合良好。研究成果为型钢外包活性粉末混凝土(RPC)结构计算理论建立以及有限元分析提供了试验依据。     

高强钢筋混凝土框架柱斜向水平受力非线性有限元分析

为了能够准确地分析高强度钢筋混凝土框架柱在斜向水平受力条件下非线性特点,深入地研究了非线性有限元技术在其中的应用。首先,研究了高强度钢筋混凝土框架柱非线性有限元分析的基本理论。其次,分析高强度钢筋混凝土框架柱材料的本构关系模型,分别选择了混凝土和钢筋的本构关系的数学模型。最后,进行了高强度钢筋混凝土框架柱斜向受力的有限元分析。研究了加载角度和轴压比对框架柱载荷-位移曲线的影响规律,从而找出了框架柱斜向受力的破坏机理。